Čtvrtek, Listopad 14

Co nám přinesla jaderná fyzika?

Tento rok si připomínáme 103. výroční zrození jaderné fyziky. Právě před 103 lety totiž experimenty Ernesta Rutherforda, Hanse Geigera a Ernesta Marsdena na univerzitě v Manchesteru vedly k závěru, že se atomy skládají z malých částí – z pozitivně nabitého jádra a negativně nabitých elektronů.

image-20150807-27612-7h8cmh
Díky jaderné fyzice můžeme mimo jiné i nahlédnout do lidského těla (zdroj: Nuclearfriendsfoundation.com)

Současně s tím letos slavíme 70. výročí shození jaderné bomby na japonské město Hirošima. Přestože objevy Rutherforda, Geigera a Marsdena vedly k vytvoření jaderné zbraně, neměli bychom zapomínat, že účel jejich experimentů, jak je tomu i u většiny dalších vědecký pokusů, bylo prostě pochopit, jak funguje svět kolem nás. A právě v této oblasti uspěli na plné čáře. Předali nám tak znalosti, které navždy změnily náš pohled na strukturu světa, což nakonec vedlo i k velmi pozitivním dopadům na naše životy.

Jaderná fyzika, okno do světa

Z objeveného modelu atomu vzešlo mnoho vědeckých poznatků a technologií. Poznatky zjištěné na univerzitě v Manchesteru například pomohly Nielsi Bohrovi rozvinout rodící se kvantovou teorii do plnohodnotné kvantové mechaniky, která popisuje svět na úrovni atomů. Jeho výzkum pak připravil cestu pro mnoho moderních technologií včetně křemíkových čipů a elektronizace.

Rutherford během svých experimentů ostřeloval jádry hélia jádra jiných atomů, přičemž využíval faktu, že radioaktivní rozpad generuje rychlé alfa-částice (jádra atomů hélia).

Pro zajištění mnohem lepší kontroly nad těmito experimenty byly později vyvinuty urychlovače částic, které vystřelují základní stavební kameny hmoty jako alfa-částice, protony nebo elektrony na jiné objekty. Ve své době Rutherford a jeho kolegové nemohli ještě tušit, že svými experimenty prakticky uvedli do pohybu celé pole výzkumu známé jako částicová fyzika. Dnešní nástupci prvních urychlovačů částic, jako je například i Velký hadronový urychlovač (Large Hadron Collider – LHC) v CERNu, který minulý rok objevil Higgsův boson, nás posouvají o další krůček blíže k porozumění vesmíru.

Znalosti jaderné fyziky prostupují vším

Století je ve vědě poměrně dlouhá doba, za kterou jsme zažili rychlý vývoj. Není tomu tak dávno, co jsme doma měli (a mnozí z nás ještě stále máme) malé urychlovače částic v podobě katodových trubic v CRT televizorech. Tato technologie však byla nedávno vytlačena LCD (liquid crystal display) a PDP (plasma display panel) televizory, které jsou založeny na znalostech kvantové fyziky. S urychlovači částic se dnes můžeme setkat také v nemocnicích v podobě radioterapie při léčbě rakoviny.

Jaderná fyzika je ve skutečnosti klíčem k více méně všem diagnostickým metodám v lékařství včetně rentgenu, PET, CT, MRI, NMR, SPECT a dalších technologií, které nám umožňují nahlédnout do lidského těla, aniž bychom ho museli otevřít.

Jestliže vám někdy některá z těchto technologií zachránila život, vaše díky patří mnoha lidem, kteří tyto technologie vyvinuli a v neposlední řadě také jaderným pionýrům, kteří se zamýšleli nad tím, „Co je to hmota?“ a „Co když?“.

Od jaderných elektráren po radiokarbonovou metodu datování

Před sedmdesáti lety šokovalo svět nejvíce neslavné využití jaderné fyziky – jaderné bomby svržené na japonská města Hirošima a Nagasaki. Jaderné procesy pracují s velmi vysokými energiemi a mohou být zneužity k vytvoření devastující výbušné síly. Oproti současným termojaderným zbraním, které využívají stejné procesy, jaké pohání Slunce, však blednou i děsivé jaderné bomby z období druhé světové války.

Nicméně se správnou technologií můžeme obrovský energetický potenciál pohánějící jaderné bomby přeměnit v něco velmi užitečného. Nejzářnějším příkladem toho jsou jaderné elektrárny, které nás zásobují velkým množstvím bezpečné, stabilní a čisté elektrické energie. Jsou tak jedním z nejúčinnějších nástrojů jak bojovat proti globálnímu oteplování, aniž bychom ohrozili naši energetickou bezpečnost.

Méně známá je aplikace jaderné fyziky ve vědách o Zemi. Jsou to právě naše znalosti jaderné fyziky, které nám umožnily vyzkoumat změny teploty na Zemi v minulosti prostřednictvím studia poměrů izotopů kyslíku v ledových vzorcích z Grónska a Antarktidy. Zkoumání izotopů nám rovněž pomáhá pochopit proudění vody v mořích a oceánech, povahu vodonosných vrstev v oblastech, kde je vody nedostatek, historické migrace dávno vymřelých lidských populací, geologický vývoj země nebo to, co se děje ve hvězdách.

Je těžké oddělit jedno pole vědeckého výzkumu a izolovat ho. Slova, která nám pomáhají rozlišit jednotlivé vědecké obory, jsou pouze prostředky, které pomáhají lidem vědu kategorizovat, příroda tak však nefunguje. Jaderná fyzika je tak silně zakořeněna ve velkém vědecké, technologickém, sociálním a kulturním dopadu posledního století, neboť umožnila mnohé z toho, co dnes bereme jako samozřejmost a dennodenně používáme. Za to bychom měli být vděční, neměli bychom se jí bezmyšlenkovitě bát.

Zdroj: Nuclearfriendsfoundation.com

Napsat komentář

Vaše emailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *

Tato stránka používá Akismet k omezení spamu. Podívejte se, jak vaše data z komentářů zpracováváme..